Строительные правилареспублики беларусьсп 03. 012020Издание официальное
 Скачать 3.3 Mb.
|
|
Применение положений энергетического баланса и назначение критериев живучести Максимальное нелинейное динамическое перемещение элемента конструктивной системы для за- данного уровня нагружения может быть рассчитано из ее энергетического баланса, а именно равен- ства совершаемой внешними гравитационными силами работы i w при максимальном динамическом перемещении , d i и потенциальной энергии деформации (работы внутренних сил) , i u вычисленной при данном перемещении. Для основной формы колебаний изгибаемого конструктивного элемента равенство работы, совер- шаемой внешними гравитационными силами при максимальном вертикальном перемещении d и потен- циальной энергии деформации достигается в случае, когда площадь OABC ODC S S (рисунок Ж.18). Зависимость между величиной квазистатического усилия P i и соответствующим максималь- ным динамическим перемещением на первом полупериоде колебаний в общем случае определяют по формуле , , 0 1 , d i i y d st d i P P F d (Ж.12) CП 5.03.01-2020 230 где , d i — максимальное динамическое перемещение, определяемое при внезапно приложен- ной гравитационной нагрузке уровня ; i P , 0 d i d st F d — потенциальная энергия деформации элемента конструкции при перемещении, рав- ном максимальному динамическому перемещению , d i Рисунок Ж.18 — Диаграмма определения максимального динамического перемещения d,i с применением положений энергетического баланса Из установленной зависимости, описывающей нелинейную статическую реакцию конструктивного элемента (системы в целом), может быть перестроена зависимость , , i d i P связывающая макси- мальные динамические перемещения с соответствующими уровнями внезапно приложенной гравита- ционной нагрузки. При описании полной нелинейной статической диаграммы F конструктивной системы с доста- точной для практики точностью может быть использована двухлинейная (билинейная) аппроксимация с наклонной ветвью на участке ( ; y ). u В этом случае для построения квазистатической диаграммы достаточно установить два уровня внезапно приложенной гравитационной нагрузки: yd P — соответствующий динамическому перемеще- нию , , , d y st y при котором достигаются относительные деформации текучести в растянутой арма- туре (образование пластического шарнира); ud P — соответствующий предельному значению переме- щения , , d u st u При установленной зависимости, описывающей нелинейную статическую реакцию элемента кон- структивной системы, могут быть решены две задачи: — при известном (заданном) значении особой нагрузки i P из энергетического баланса системы ( ) i i w u определяют максимальное динамическое перемещение , d i на первом полупериоде колеба- ний и сравнивают полученное значение с предельным значением перемещения , d u по формуле , , , 0 1 ; d i d i d st d u i F d P (Ж.13) — при установленном из нелинейной статической диаграммы F предельном значении верти- кального перемещения , , d u st u (угла поворота , ) d u из энергетического баланса системы опреде- ляют предельное значение гравитационной внезапно приложенной нагрузки u P по формуле , , 0 1 d u u d st d u P F d (Ж.14) и проверяют критерий живучести: i u P P CП 5.03.01-2020 231 Ж.3.4.3 Нелинейный динамический анализ Расчетная модель конструктивной системы Расчетную модель создают в соответствии с правилами, приведенными в Ж.3.4.2. Для нелинейного динамического анализа применяют программный комплекс, в котором имеется возможность задания истории нагружения и коэффициентов демпфирования. При данном анализе также необходимо учитывать поведение материалов в условиях динамиче- ского приложения нагрузки. Расчетное сочетание нагрузок и процедура нагружения Внезапное удаление колонны из конструктивной системы в соответствии с расчетным сценарием эквивалентно эффекту от внезапного приложения к модифицированной конструктивной системе гра- витационной нагрузки, воспринимавшейся данным вертикальным элементом. При выполнении расчета историю нагружения в удаляемом элементе следует принимать в виде двухлинейной диаграммы. Коэффициент демпфирования допускается принимать равным 5 %, время выключения вертикального элемента — 1 / 10Т (где Т — собственный период колебаний, определен- ный из модального анализа). Динамическую нагрузку E d , равную реакции в потенциально удаляемом элементе от особого сочетания нагрузок на все перекрытие без применения повышающих коэффициентов, определяют по формуле 0,5 d k k E G Q (Ж.16) Нелинейный динамический анализ следует выполнять по следующей схеме. Производят статический расчет немодифицированной конструктивной системы на особое соче- тание нагрузок и определяют реакцию в удаляемом элементе. Фиксируют деформированное состоя- ние системы. К узлу с удаляемым элементом прикладывают сосредоточенную силу, равную реакции в удаляемом элементе, определенной ранее, согласно графику истории нагружения, приведенному на рисунке Ж.19. Рисунок Ж.19 — График истории нагружения конструктивной системы Ж.3.5 Специфические требования при расчете сопротивления конструктивной системы из железобетона При назначении расчетных характеристик (сопротивлений) для материалов, применяемых в железо- бетонных конструкциях, при расчетах на особые воздействия к расчетным сопротивлениям, установлен- ным в ТНПА, применяют повышающие коэффициенты, приведенные в таблице Ж.11. Таблица Ж.11 — Повышающие коэффициенты при расчете железобетонных конструкций Характеристики железобетонной конструкции Повышающий коэффициент к расчетным сопротивлениям Прочность бетона на сжатие f cd 1,25 Расчетное сопротивление арматуры f yd 1,15 CП 5.03.01-2020 232 Приложение К Методы расчета вторичных эффектов постнапряжения при использовании эквивалентных нагрузок К.1 При использовании в статических расчетах эквивалентных нагрузок от постнапряжения в элементах конструктивной системы создаются первичные и вторичные эффекты. Наиболее распро- страненные схемы для определения эквивалентных нагрузок от постнапряжения приведены на ри- сунке К.1. Рисунок К.1 — Схемы для определения эквивалентных нагрузок от постнапряжения: а — в анкерных устройствах на концевых участках плит; б — в пролете при параболическом профиле трассы; в — в местах изменения толщины плиты К.2 Для определения вторичных эффектов рекомендуется выполнять статический анализ кон- структивной системы при действии только эквивалентной нагрузки от постнапряжения. Результаты анализа, представленные эпюрами распределения моментов поперечных и продольных сил, вклю- чают сочетания первичных и вторичных эффектов. К.3 Для определения вторичных эффектов постнапряжения в конструктивной системе применяют два метода. Метод А При проверках предельных состояний несущей способности вторичные эффекты, включаемые в основные сочетания расчетных нагрузок, необходимо определять по следующему алгоритму. 1 Рассчитать значения эквивалентных нагрузок от постнапряжения в пролетах плиты с исполь- зованием коэффициента p 1,0 к усилию обжатия для назначенного профиля оси трассы напрягаю- щего элемента. 2 Произвести статический расчет конструктивной системы с указанием эпюр распределения изги- бающих моментов от эквивалентных нагрузок. 3 Произвести расчет первичных моментов от постнапряжения ( ) mt mt M P e в плите на каждой из опор с условием, что от предварительного напряжения не возникают первичные изгибающие момен- ты в колоннах (элементах, на которые не создается натяжение). 4 Определить первичные эффекты из эпюр распределения изгибающих моментов, полученных из статического расчета конструктивной системы (пункт 2), с учетом, что изгибающие моменты и про- дольные силы в колоннах вызваны только вторичными эффектами. CП 5.03.01-2020 233 Метод Б Учитывая, что от постнапряжения в колоннах не возникают первичные эффекты, изгибающие моменты и продольные силы, рассчитанные в колоннах, относятся только ко вторичным эффектам. Поэтому вторичные эффекты в плите могут быть определены из расчета эквивалентной (заменяю- щей) рамы, к которой следует прикладывать изгибающие моменты и продольные силы (реакции), действующие в колоннах от эквивалентных равномерно распределенных нагрузок, вызванных пост- напряжением. В результате получают эпюры распределения вторичных изгибающих моментов и пере- резывающих сил. CП 5.03.01-2020 234 Приложение Л Правила трассировки напрягающих элементов Л.1 Трассировка напрягающих элементов. Очертание трассы Л.1.1 Трассировку оси напрягающих элементов следует выполнять в соответствии с указаниями, содержащимися в технической документации, относящейся к конкретной системе постнапряжения. Л.1.2 Для балок и плит с напрягающими элементами, распределенными по пролету, рекомен- дуется применять трассировку в виде обратной параболы с точками перегиба, расположенными на расстоянии а 0,1L (где L — длина пролета) от середины опоры (рисунок Л.1). Рисунок Л.1 — Профиль трассы для напрягающих элементов, распределенных по пролету Л.1.3 Для напрягающих элементов, располагаемых в межколонных полосах, рекомендуется при- менять параболическую трассу с прямолинейным участком длиной 1,2 м над опорой (рисунок Л.2). Такой вид профиля трассы позволяет расположить напрягающие элементы в межколонных полосах у опор на верхних стержнях ненапрягаемой арматуры ортогонального направления. Рисунок Л.2 — Профиль трассы для напрягающих элементов, располагаемых в межколонных полосах Л.1.4 Нижнюю точку профиля трассы рекомендуется устраивать в середине пролета (крайнего или среднего), что упрощает работы по установке канатов. Предпочтительным является расположе- ние нижней точки трассы напрягаемых элементов в крайних пролетах плит на расстоянии от крайней CП 5.03.01-2020 235 опоры а 0,4L. Это обеспечивает равномерное распределение эквивалентной поперечной нагрузки в крайнем пролете. Л.2 Трассировка канатов. Подъем трассы Л.2.1 Верхнюю и нижнюю точки трассы напрягающих элементов рекомендуется располагать мак- симально близко к верхней и нижней граням балки или плиты, учитывая толщину защитного слоя бетона и положение ненапрягаемой арматуры в ортогональном направлении. Данный вид трассировки профиля предпочтителен для наиболее нагруженных пролетов, но может корректироваться для других пролетов. Л.2.2 Если использование максимально возможного подъема трассы приводит к чрезмерной вели- чине эквивалентной поперечной силы в слабонагруженном пролете, необходимо уменьшить усилие преднапряжения или подъем трассы в середине пролета (пролет L 2 на рисунке Л.3). Рисунок Л.3 — Пример трассы напрягаемых элементов для постнапряженных конструкций с разной длиной пролета Л.2.3 Высоту подъема трассы назначают кратной 5 мм. Л.2.4 Верхнюю точку трассы следует размещать в соответствии с расположением ненапрягае- мой арматуры в поперечном направлении на максимальной высоте над опорой. Л.2.5 Канаты, расположенные вдоль и над внутренними стенами и протяженными опорами, должны иметь прямолинейное очертание (рисунок Л.4). Рисунок Л.4 — Пример трассировки напрягающих элементов вдоль внутренних стен CП 5.03.01-2020 236 Л.2.6 Расположение напрягающих элементов в верхней точке трассы является наиболее подхо- дящим решением для восприятия отрицательного изгибающего момента над стеновой опорой. Л.2.7 Трассам напрягающих элементов над внешними стенами рекомендуется придавать прямо- линейное очертание и анкерить их на средней линии плиты в первом пролете (рисунок Л.5 а)). Л.2.8 Напрягающие элементы на средней линии плиты должны бать заанкерены, даже если предусмотрены поперечные балки или контурные балки по грани плиты на краю (см. рисунок Л.5 б)). Канаты, заанкеренные с эксцентриситетом относительно средней линии конструкции, создают допол- нительный момент. Л.2.9 Профиль трассы напрягающих элементов, располагаемых в межколонных полосах, может иметь прямолинейное очертание над внутренними стенами в их верхней точке. Напрягающим эле- ментам, распределенным по пролету параллельно внутренним стенам, следует придавать прямоли- нейное очертание в их верхних точках в пределах их расчетной полосы согласно рисунку Л.5 б). Рисунок Л.5 — Профиль трассы напрягающих элементов над внешними стенами с анкеровкой: а — на средней линии плиты (балки) в первом пролете; б — на средней линии плиты на внешней опоре Официальное издание МИНИСТЕРСТВО АРХИТЕКТУРЫ И СТРОИТЕЛЬСТВА СТРОИТЕЛЬНЫЕ ПРАВИЛА CП 5.03.01-2020 БЕТОННЫЕ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ Ответственный за выпуск Е. П. Желунович Редактор Н. П. Бузуй Технические редакторы А. В. Хмеленко, А. В. Валынец Художественный редактор Н. П. Бузуй Корректор Н. В. Леончик Сдано в набор 26.02.2020. Подписано в печать 21.09.2020. Формат 60×84 1/8. Бумага офсетная. Гарнитура Ариал. Печать офсетная. Усл. печ. л. 28,37. Уч.-изд. л. 28,86. Тираж экз. Заказ . Издатель и полиграфическое исполнение: республиканское унитарное предприятие «Стройтехнорм». Свидетельство о государственной регистрации издателя, изготовителя, распространителя печатных изданий № 1/536 от 08.11.2018. Ул. Кропоткина, 89, 220002, г. Минск. |